Luận Văn Thiết kế cơ sở hạ tầng cho trung tâm dữ liệu (data center)

MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU . 2
LỜI CẢM ƠN 3
NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN . 4
MỤC LỤC 5
DANH MỤC HÌ NH ẢNH . 9
NHẬP ĐỀ . 11
CHƯƠNG 1 : DATA CENTER VÀ TIÊU CHUẨN TIA-942 12
1.1 Tổng quan về thiết kế Data Center . 12
1.1.1 Khái quát . 12
1.1.2 Quan hệ của Data Center với các không gian xây dựng khác 12
1.1.3 Việc phân cấp (Tiering) 13
1.1.4 Xem xét việc tham gia của các chuyên gia 13
1.2 Cấu trúc Data Center . 14
1.2.1 Các thà nh phần chính trong Data Center 14
1.2.2 Topology của Data Center 15
1.2.2.1 Topology điển hình . . 15
1.2.2.2 Topology thu gọn . . 15
1.2.2.3 Topogy mở rộng . 16
1.3 Hệ thống cable Data Center 17
1.3.1 Cấu trúc thành phần cơ bản của hệ thống cable Data Center 17
1.3.2 Đường cable Horizontal . 18
1.3.2.1 Khái quát 18
1.3.2.2 Topology . . 19
1.3.2.3 Độ dài đường cable Horizontal . 19
1.3.2.4 Thiết bị truyền dẫn được chấp nhận . . 20
1.3.3 Đường cable Backbone . 21
1.3.3.1 Khái quát 21
1.3.3.2 Topology . . 21
1.3.3.3 Thiết bị truyền dẫn được chấp nhận . . 22
1.3.3.4 Độ dài đường cable Backbone 23
1.4 Tiêu chuẩn TI A-942 . 23
1.4.1 Các yêu cầu cho Computer Roo m . 23
1.4.1.1 Vị trí . . 24
1.4.1.2 Thiết kế kiến trúc . 24
1.4.1.3 Thiết kế môi trường . 25
1.4.1.4 Thiết kế điện . 26
1.4.2 Các yêu cầu cho Entrance Room . 26
1.4.2.1 Vị trí . . 26
1.4.2.2 Số lượng 26
1.4.2.3 Thiết kế kiến trúc . 27
1.4.3 Các yêu cầu cho Main Distribution Area . 27
1.4.3.1 Vị trí . . 27
1.4.3.2 Các yêu cầu thiết bị . . 27
1.4.4 Các yêu cầu cho Horizontal Distribution Area . 27
1.4.4.1 Vị trí . . 28
1.4.5 Các yêu cầu cho Zone Distribution Area 28
1.4.6 Các yêu cầu cho Equipment Distributi on Area . 28
1.4.7 Các yêu cầu cho Telecommunications Room . 28
1.4.8 Các yêu cầu cho các vùng hỗ trợ Data Center . 28
1.4.9 Các yêu cầu về Rack và Cabinet 29
1.4.9.1 Hot-aisle và Cold-aisle . 29
1.4.9.2 Sắp đặt thiết bị . 29
1.5 Sự dự phòng cho Data Center . 30
1.5.1 Dự phòng cho Entrance Room . 31
1.5.2 Dự phòng cho Main Distributi on Area . 32
1.5.3 Dự phòng đường c abl e Backbone 32
1.5.4 Dự phòng đường c abl e Horizontal 32
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ THÀNH PHÂN QUAN TRỌNG CHO HỆ
THỐNG CƠ SỞ HẠ TẦNG DATA CENTER . 33
2.1 Hệ thống UPS – Các dạng hệ thống UPS . 33
2.1.1 UPS Standby 33
2.1.2 UPS Line-Interactive 33
2.1.3 UPS Double-conversi on Online . 34
2.1.4 UPS Delta-conversion . 35
2.2 Hệ thống đi ều hòa – Các dạng hệ thống đi ều hòa . 36
2.2.1 Các phương pháp giải nhiệt . 36
2.2.1.1 Các hệ thống làm lạnh bằng không khí (2-bộ phận) 36
2.2.1.2 Các hệ thống làm lạnh không khí khép kín (1-bộ phận) 37
2.2.1.3 Hệ thống làm lạnh bằng glycol . 38
2.2.1.4 Hệ thống làm lạnh bằng nước . 39
2.2.1.5 Hệ thống làm lạnh bằng nước lạnh 41
2.2.2 Hệ thống l àm l ạnh chí nh xác gắn trần và sàn nhà . 42
2.2.3 Các sắp xếp phương pháp kết hợp làm lạnh 43
2.2.4 Các xem xét đối với môi trường IT . 44
2.2.4.1 Tủ hệ thống điện . 45
2.2.4.2 Khu vực phòng máy . 46
2.2.4.3 Data Center nhỏ . 48
2.2.4.4 Data Center trung bình . 50
2.2.4.5 Data Center lớn . . 51
2.2.5 Các l ựa chọn cho hệ thống làm lạnh . 53
2.3 Hệ thống phòng ngừa hỏa hoạn 53
2.3.1 Phân lo ại các dạng hỏa hoạn 53
2.3.2 Chọn l ựa giải pháp phòng chữa hỏa hoạn 55
2.3.3 Các dạng hệ th ống dò tìm hỏa hoạn 55
2.3.3.1 Thiết bị dò tìm khói tại chỗ . 55
2.3.3.2 Các thiết bị dò tìm khói thông minh tại chỗ 57
2.3.3.3 Thiết bị dò tìm khói lấy mẫu không khí . 57
2.3.4 Các dạng hệ th ống chữa cháy 58
2.3.4.1 Bọt . . 58
2.3.4.2 Hóa chất khô . 58
2.3.4.3 Hệ thống phun nước (sprinkler) . 58
2.3.4.4 Bình chữa cháy xách tay 60
2.3.4.5 Hệ thống chữa cháy hồng thủy . 61
2.3.5 Nút nhấn báo cháy và các thiết bị tín hi ệu . 63
2.3.6 Hệ thống đi ều khiển 64
2.3.7 Trang thi ết bị đặc nhi ệm quan trọng 65
2.3.8 Các thực thi tốt nhất cho doanh nghi ệp 66
2.4 Hệ thống máng cable 67
2.4.1 Khả năng chịu đựng cơ học 67
2.4.1.1 Trọng tải hoạt động an toàn cho hệ thống máng cable 67
2.4.1.2 Trọng tải hoạt động an toàn cho các phụ kiện 68
2.4.2 Vị trí các bộ nối (áp dụng chung cho tất cả các mở rộng) 68
2.4.3 Vị trí các cột đỡ . 69
2.4.4 Các xử lý kim lo ại và bề mặt máng cable . 70
2.4.4.1 Sự ăn mòn . 70
2.4.4.2 Thép tráng . . 71
2.4.5 Tương thích đi ện từ (EMC- ElectroMagnetic Compati bility). 72
2.4.6 Sự liên tục điện từ . 73
2.4.7 Mạng nối đất 74
2.4.8 Phòng chữa cháy . 75
2.4.8.1 Khả năng chịu lửa . . 75
2.4.8.2 Khắc phục cháy lan qua hệ thống máng cable 75
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN HOẠCH ĐỊNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG
CƠ SỞ DATACENTER . 77
3.1 Quy trình dự án Data Center 77
3.1.1 Các yếu tố cấu thành dự án 77
3.1.2 Sự cần thiế t một quy trình chuẩn hóa . 77
3.1.3 Sự chuẩn hóa với sự tùy biến . 78
3.1.4 Cấu trúc cơ bản của một quy trình dự án 78
3.1.4.1 Các đặc điểm thiết yếu của quy trình . 79
3.1.4.2 Các giai đoạn, các bước và các mốc quan trọng . 80
3.1.4.3 Các hoạt động không đồng bộ . 81
3.1.4.4 Nội dung mỗi bước thực thi 81
3.1.4.5 Quản lý dự án . 82
3.2 Phương pháp hoạch định . 82
3.2.1 Trình tự hoạch đị nh 83
3.2.1.1 Nhiệm vụ thứ 1: Xác định các thông số . 85
3.2.1.2 Nhiệm vụ thứ 2: Mở rộng ý tưởng hệ thống 87
3.2.1.3 Nhiệm vụ thứ 3: Xác định các yêu cầu người dùng 87
3.2.1.4 Nhiệm vụ thứ 4: Tạo bản chi tiết kỹ thuật . 88
3.2.1.5 Nhiệm vụ thứ 5: Tạo thiết kế chi tiết 88
CHƯƠNG 4: MẪU GI ẢI PHÁP THỰC TẾ CHO DOANH NGHI ỆP . 90
4.1 Các dữ liệu thông tin cần thiết 90
4.1.1 Hiện trạng 90
4.1.2 Yêu cầu . 90
4.1.3 Tiêu chí thiết kế . 91
4.2 Giải pháp kỹ thuật . 92
4.2.1 Hạ tầng cơ sở . 92
4.2.1.1 Tải trọng sàn, sàn nâng và độ cao thông tầng . 92
4.2.1.2 Tường, trần nhà và cửa ra vào . 92
4.2.1.3 Thiết kế bố trí . 93
4.2.2 Hệ thống l àm mát – gi ải nhiệt cho Data Center . 94
4.2.3 Hệ thống đi ện cho Data Center: 96
4.2.3.1 UPS . . 96
4.2.3.2 Nguồn điện lưới . . 97
4.2.3.3 Máy phát điện . 97
4.2.3.4 Hệ thống phân phối điện . 98
4.2.4 Hệ thống phòng chữa cháy . 100
4.2.5 Hệ thống chiếu sáng 100
4.2.6 Hệ thống Camera quan sát . 100
4.2.7 Hệ thống quản l ý truy nhập (Access Control ) 100
4.2.8 Hệ thống tủ rack và phụ kiện . 101
4.2.9 Hệ thống cable LAN, SAN và kết nối viễn thông . 101
4.2.10 Hệ thống máng cable dữ liệu . 103
4.2.11 Hệ thống giám sát, quản trị tập trung 103
4.2.11.1 Hệ thống giám sát . 103
4.2.11.2 Hệ thống quản trị tập trung (KVM) . . 103
4.3 Hoạch định triển khai 103
PHỤ LỤC . 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . 122
NHẬP ĐỀ
Các vấn đề đặt ra cho Trung Tâm Dữ Liệu (Data Center)
Đối với bất kỳ một công ty, doanh nghiệp hay một tổ chức nào, Trung Tâm Dữ
Liệu chính là trái tim của hệ thống hoạt động công nghệ thông tin. Mọi hoạt
động đều gắn liền với Trung tâm dữ liệu, từ các ứng dụng nghiệp
vụ, môi trường làm việc cộng tác đến các ứng dụng tương tác. Trong
vòng hơn một thập k ỷ qua, sự phát triển của Internet và các công nghệ phát
triển ứng dụng dựa trên nền tảng Web làm cho Trung tâm dữ liệu mang tâm
chiến lược hơn bao giờ hết.
Các nhà qu ản lý Trung tâm dữ liệu đang phải đương đầu với những thách thức
nhằm đạt được những mục đích trên. Hầu hết các trung tâm dữ liệu đã và đang
phát triển rất nhanh chóng để đáp ứng được sự bùng nổ, phát tri ển về kinh tế,
về quy mô tổ chức của các doanh nghiệp. Hậu quả là các ứng dụng
thường được phát triển một các độc lập, riêng lẻ, dẫn đến việc sử dụng không hiệu
quả, tạo ra các các ốc đảo rời rạc về mặt cơ sở hạ tầng. Mỗi ốc đảo cơ sở h ạ
tầng được thiết kế thiên về việc phục vụ một ứng dụng nhất đị nh, chính vì vậy
một Trung tâm dữ liệu điển hình thường hỗ trợ một tập hợp các hệ điều hành,
các
hệ thống máy chủ, và các hệ thống lưu trữ khác nhau. Cơ sở hạ tầng hỗn tạp, hỗ
trợ các ốc đảo ứng dụng khác nhau, dẫn đến những khó khăn rất lớn khi có yêu
cầu thay đổi, hoặc mở rộng Trung tâm dữ liệu cũng như rất tốn kém trong việc
quản lý, tích hợp, đảm bảo an ninh và thực hiện sao lưu dự phòng.
Mục tiêu đề ra cho bài luận văn
Dựa theo tình hình trên cho thấy rằng một trong những mục tiêu hết sức q uan
trọng của Trung tâm dữ liệu là có được một cơ sở hạ tầng thống nhất, có kh ả
năng phối kết hợp ch ặt chẽ các công nghệ ứng dụng, công nghệ mạng, công
nghệ lưu trữ và công nghệ tính toán, là các công nghệ mà đang ngày càng phát
triển, cải thiện. Bên cạnh đó cơ sở hạ tầng Trung tâm dữ liệu cần
phải tăng cường sức mạnh của h ệ thống Công nghệ thông tin, cho phép hỗ trợ
ngày càng
tốt hơn nữa quá trình hoạt động kinh doanh đang thay đổi.
Qua đó, cho thấy đòi hỏi sự nắm bắt các tiêu chuẩn quốc tế về thiết k ế và xây
dựng Trung tâm dữ liệu (TIA-942); đặc biệt là giai đoạn hoạch định hình thành
nên một Trung tâm dữ liệu tiêu chuẩn. Sự nhận thức rõ vai trò các thành phần
chủ chốt trong Trung tâm dữ liệu: hệ thống UPS, hệ thống làm lạnh có tác động
to lớn đến sự vận hành hệ thống, đảm bảo sự ổn định, dự phòng và đáp ứng khả
năng mở rộng hệ thống.
Ngoài ra, còn phải hiểu rõ sự sắp xếp, tổ chức quy trình thực thi để tránh sai
sót, đảm bảo đạt đúng các yêu cầu triển khai một Trung tâm dữ
liệu chuẩn mực.
Qua đó, đề ra một mô hình giải pháp tổng thể mẫu để có thể v ận dụng được
như một giải pháp tham khảo cho các tình huống thực tiễn.